马学虎
,
彭本利
,
兰忠
,
王爱丽
,
王四芳
,
张崇峰
,
白涛
工程热物理学报
滴状冷凝传热过程具有典型的多尺度特征,一方面体现于壁面上液滴尺寸分布的空间多尺度特征以及液滴生长过程的时间多尺度分布,另一方面体现于冷凝壁面物理化学特性以及液固相互作用特性的描述和量度上的多尺度特征.本文基于包含界面效应影响的滴状冷凝传热模型,分析了液滴尺寸分布的多尺度特征及其对滴状冷凝传热性能的影响,并通过分析液滴尺寸、接触角等因素与平均冷凝传热性能的关系,进行多尺度分析规划,得到冷凝壁面传热性能最佳时的接触角.
关键词:
滴状冷凝传热
,
多尺度现象
,
最佳接触角
马学虎
,
兰忠
,
王爱丽
,
汪明哲
,
王四芳
,
张崇峰
,
白涛
工程热物理学报
实验研究了不同水蒸气压力条件下的滴状冷凝传热特性.10 kPa、40 kPa和70 kPa时的传热系数分别是常压下的56%,68%和81%.随着水蒸气压力的下降,液滴脱落直径变大,液滴生长周期延长,冷凝传热系数下降.通过液滴的动力学特性分析和基于界面效应的滴状冷凝传热模型,分析了低压对水蒸气冷凝传热的主要影响因素,压力变化主要影响了分子扩散率和气-液相际传热热阻,导致总冷凝传热系数随压力下降.
关键词:
滴状冷凝
,
低压水蒸气
,
液滴脱落直径
,
液滴生长周期
彭本利
,
兰忠
,
徐威
,
温荣福
,
白涛
,
马学虎
工程热物理学报
超疏水表面上液滴合并诱导液滴弹跳对强化含不凝气的蒸气冷凝具有重要的作用,但是,液滴合并诱导液滴弹跳现象的理论分析还不够完善,理论计算结果与实验值相差甚远.本文利用格子Boltzmann多相流模型模拟了液滴合并过程液滴的动态演化以及合并过程中液滴内部的速度场分布,分析了液滴合并过程中释放的表面自由能的分配情况.基于模拟结果,利用能量守恒的方法对超疏水表面液滴合并诱导液滴弹跳高度进行了理论分析,考察了表面黏附功、接触角滞后、空气阻力、液滴合并质心变化消耗的能量以及液滴自身黏性耗散的影响.结果显示理论计算值与实验值吻合良好.
关键词:
液滴合并
,
弹跳
,
LBM模拟
,
超疏水表面
温荣福
,
兰忠
,
彭本利
,
徐威
,
李继翔
,
马学虎
工程热物理学报
利用红外热成像技术研究了蒸汽滴状冷凝中液滴合并过程表面温度分布及演化机制,并基于此分析了不同尺寸液滴表面温度随传热通量变化的分布规律.实验结果表明:与蒸汽在微小液滴表面发生连续冷凝不同,液滴合并过程中蒸汽通过四个阶段实现在大液滴表面的周期性冷凝传热;其中,在液滴吸收蒸汽冷凝放热阶段和向壁面传热阶段之间存在一个平衡,高热通量时,蒸汽向液滴表面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而升高;低热通量时,液滴向冷凝壁面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而降低.液滴运动引起的蒸汽在大液滴表面直接冷凝过程为强化低压蒸汽冷凝传热提供了新思路.
关键词:
滴状冷凝
,
红外热成像
,
表面温度
,
液滴合并
,
低压蒸汽
郝婷婷
,
马学虎
,
兰忠
,
李楠
工程热物理学报
本文实验研究了完全超疏水脉动热管和蒸发段为超亲水,冷凝段和绝热段为超疏水的组合表面脉动热管的性能.超疏水表面自由能较低、滞后角小、液滴在表面容易移动.实验发现,与紫铜脉动热管汽液界面呈凹界面不同,超疏水表面汽液界面呈凸界面.组合表面脉动热管汽液界面的长度显著大于完全超疏水脉动热管.与紫铜脉动热管相比,组合脉动热管液弹脉动的振幅增加,而完全超疏水脉动热管蒸发段出现部分烧干,液弹脉动的振幅显著下降.
关键词:
脉动热管
,
超疏水
,
超亲水
,
液弹脉动
彭本利
,
兰忠
,
徐威
,
温荣福
,
白涛
,
马学虎
工程热物理学报
液滴的快速脱落和移除对蒸汽滴状冷凝传热具有重要的影响,超疏水表面由于具有接触角大,接触角滞后小的优点而用于驱动冷凝液滴的自发运动,但是,常压蒸汽在超疏水表面冷凝时,液滴的润湿形态还没有定论.本文设计了超疏水疏水条纹间隔排列的超疏水-疏水组合表面,研究了常压蒸汽在组合表面上的冷凝过程,观测了液滴的运动特性,测量了超疏水-疏水组合表面上常压蒸汽冷凝传热性能.实验结果显示疏水区液滴在表面张力差的作用下从疏水区向超疏水区自发迁移,说明超疏水区液滴处于Wenzel润湿形态,超疏水疏水组合表面蒸汽冷凝传热性能比完全超疏水和完全疏水表面传热性能的面积加权平均值大.说明液滴的自发迁移运动强化了疏水区的传热性能.
关键词:
超疏水-疏水组合表面
,
润湿形态
,
液滴自发迁移
,
强化传热
周兴东
,
马学虎
,
张宇
,
兰忠
,
白涛
,
陈嘉宾
工程热物理学报
本文对饱和水蒸气和空气的混合物在垂直表面上滴状冷凝传热特性进行了实验研究.考察了不同的压力条件下不凝气对冷凝传热的影响.与膜状冷凝实验结果对比表明,滴状冷凝对含有不凝气的蒸汽冷凝传热有强化作用;在较高的冷凝压力下不凝气体对传热的影响相对较小.
关键词:
不凝气
,
滴状冷凝
,
强化传热
,
界面效应
薄守石
,
马学虎
,
兰忠
,
陈宏霞
,
白涛
,
赵研
工程热物理学报
孤波中的涡流被认为是波动强化传热传质机理之一。本文通过数值模拟方法计算了溴化锂溶液沿平板降膜的流动过程。利用VOF方法捕捉降液膜的自由流动表面,利用CSF模型考虑表面张力对降液膜流动的作用,重点研究了扰动频率,Re和倾斜角对孤波中的涡流的影响。模拟结果表明,随着入口扰动频率的增加,涡流经历了完全开式涡,半开式涡至消失的过程。随着Re的增加,除了在孤波前第一个毛细波波谷处出现完全开式涡,在第二个毛细波波谷处也出现涡流。随着倾斜角的降低,最小液膜厚度处的完全开式涡尺度逐渐降低,变为近壁面处的微小涡流,最后消失。
关键词:
LiBr
,
降膜
,
涡流
,
模拟
马学虎
,
温荣福
,
兰忠
,
张崇峰
,
王四芳
,
彭本利
工程热物理学报
本文利用自组装技术制备了铜基十八烷基硫醇疏水表面（SAM）,通过红外热像仪分析了低压条件下液滴表面和换热表面的温度分布以及液滴脱落引起的温度分布演变。实验结果表明：低压蒸汽冷凝条件下,冷凝表面局部温度分布不均匀;单个液滴表面温度呈中心高边缘低的凸型分布;随着液滴半径的增加,液滴表面温度升高;相同操作压力下,随着过冷度的增加,液滴表面温度降低。在液滴脱落过程中,液滴表面温度逐渐升高,同时裸露出的换热表面局部过冷度增大,局部表面温度呈现出中心低周围高的凹型温度分布,随之恢复到液滴脱落前的温度。随着蒸汽压力降低,冷凝临界过冷度增加,导致裸露表面上具有更低温度的中心区域核化点密度高,最终加剧了整个换热表面液滴尺寸分布的非均匀程度。
关键词:
低压蒸汽
,
滴状冷凝
,
红外热像
,
表面温度
徐威
,
兰忠
,
彭本利
,
温荣福
,
马学虎
工程热物理学报
将瞬态团簇尺寸分布模型引入蒸汽冷凝体系,通过求解描述团簇增长的动力学方程,模拟研究了特定冷凝条件下团簇及微小液滴尺寸分布的演化特征.模型结果表明,核化过程中,团簇/微液滴尺寸分布迅速从单调递减式分布转变为近似正态分布特征.随着时间延长,尺寸分布的峰值向团簇/微液滴尺寸增加的方向移动.在壁面冷凝过程中,核化生成的最小液滴也具有一定分布,进一步完善了经典冷凝理论中对初始冷凝过程液滴分布和演化过程的描述.同时模拟结果与文献报道的微米级液滴生长演化趋势相似,表明较大尺寸液滴分布特征是核化阶段团簇/微液滴尺寸分布特征进一步演化的结果,揭示了冷凝过程液滴尺寸分布演化的微观物理本质.
关键词:
非均相核化
,
团簇
,
微液滴
,
瞬态尺寸分布
